나팔꽃의 꽃과 종자 착색에 관여하는 유전자의 동정과 특성 Identification and Characterization of a Gene Affecting Flower and Seed Pigmentation in Morning Glory
pp.32-39
I. purpurea의 야생형 FP39는 진한 자주색 꽃과 흑 갈색의 종자가 맺히는 반면, 자연변이종인 KK-1과 W-4는 안토시아닌 색소가 결핍된 꽃을 피우고 아이보 리색의 종자를 맺는다. 이들 변이종에서는 조사된 안토 시아닌 생합성 유전자의 발현률이 떨어졌는데, 이는 나 팔꽃식물의 전사조절인자 변이종인 ivs, c1 및 ca 계 통에서 관찰된 결과와 유사하였다. 분자분석을 통해 꽃 과 종자에서 동시에 관찰되는 착색변이는, bHLH 단 백질을 암호화하고, 꽃과 종자의 착색을 포함한 식물의 표피세포에서 나타나는 여러가지 형질에 관여하는, 애 기장대의 TT8과 페튜니아의 AN1유전자와 상동성이 있 는 나팔꽃의 IVS 유전자에 DNA형 전이인자가 삽입됨 으로써 유전자의 기능이 상실된 결과였다. KK-1과 W-4계통은 bHLH2의 변이형질인 ivs-m1과 ivs-stb를 각각 가지는데 두 대립형질의 IVS 전사산물 축적은 전이인자의 exon 영역 삽입에 의해 감소되었다. 전이 인자의 삽입을 제외하더라도, ivs-m1과 ivs-stb는 exon 및 intron 영역에서 각각 26 및 165부분에서 DNA 염기서열 차이를 보였다. 그 차이는 추정 아미노산 서 열에서14개의 아미노산 차이로 나타났는데, 이러한 결 과로 이 두 대립형질이 같은 종 내에서 서로 다른 생 태역사를 가질 것이라는 것을 알 수 있다.
While the wild type plant FP39 of Ipomoea purpurea, displays deep purple flowers and darkbrown seeds, spontaneous mutants KK-1 and W-4 produce flowers deficient in anthocyanin pigments and ivory seeds. In these mutants, the expression of anthocyanin biosynthetic genes tested was reduced, which resembles with results of the ivory-seed (ivs), c1 and ca mutants harboring mutations in transcriptional regulatory genes in Ipomoea species. Molecular analyses showed that the phenotypic defect in both flower and seed pigmentation is caused by insertion of DNA-type transposons into the IVS gene, which encodes a basic helix-loop-helix (bHLH) protein and is homologous to Arabidopsis transparent testa 8 and petunia anthocyanin 1 that regulate various plant epidermal traits containing flower and seed pigmentation. KK-1 and W-4 carry the ivs mutable 1 (ivs-m1) and the ivs stable (ivs-stb) alleles, respectively, and accumulation of the IVS gene transcripts in both alleles seems to be largely reduced by insertion of transposons into exon regions. In addition to the transposon insertions, 26 and 165 DNA sequence alteration in exon and intron regions, respectively, could be detected between two alleles, ivs-m1 and ivs-stb, which results in difference of 14 amino acids predicted in coding region. This suggests that the ivs-m1 and ivs-stb alleles seem to have different ecological history each other.